Опубликованы результаты исследования о структуре внехромосомных кольцевых ДНК Arabidopsis thaliana, изученных с помощью нанопорового секвенирования
Группа исследователей Всероссийского НИИ сельскохозяйственной биотехнологии провела нанопоровое секвенирование внехромосомных кольцевых ДНК (вкДНК). Исследование проводилось в рамках выполнения проекта РНФ №22-74-10055. Руководитель проекта – Киров И.В., заведующий лабораторией маркерной и геномной селекции растений ФГБНУ ВНИИСБ).
Внехромосомные кольцевые ДНК (вкДНК) были обнаружены у целого ряда организмов, включая человека, животных и растения. У растений вкДНК имеют различное геномное происхождение, но большинство из них образуются как побочный продукт в процессе жизненного цикла мобильных элементов. Поэтому наличие вкДНК часто используется как маркер мобильной активности транспозонов и особенно LTR ретротранспозонов.
Структура отдельных молекул вкДНК и их динамика в ответ на стресс плохо изучены. В исследовании показано, что нанопоровое секвенирование вкДНК является удобным инструментом для детекции и структурного анализа молекул вкДНК. В рамах исследования было проведено нанопоровое секвенирование молекул вкДНК, выделенных из растений арабидопсиса, находящихся под эпигенетическим стрессом в комбинации с различными видами других стрессов (тепло, абсцизовая кислота и флагеллин). Ученые показали, что количество и структура вкДНК резко различаются между отдельными мобильными элементами в различных вариантах стресса. Эпигенетический стресс сам по себе не вызывал активацию вкДНК, тогда как его сочетание с тепловым стрессом запускало генерацию полноразмерных и различных укороченных вкДНК мобильного элемента ONSEN.
Исследователи сделали вывод о том, что соотношение между полноразмерными и укороченными вкДНК зависит от мобильного элемента и эпигенетических факторов. Работа прокладывает путь к дальнейшему выяснению структурных особенностей вкДНК и их связей с различными биологическими процессами, такими как транскрипция вкДНК и вкДНК опосредованный сайленсинг транспозонов. Успешное применение нанопорового секвенирования для идентификации вкДНК у модельного растения позволит в дальнейшем использовать этот подход для изучения вкДНК сельскохозяйственных растений.
Рисунок. Секвенирование нанопор eccDNA мутанта A. thaliana ddm1. (A) Схематический обзор эксперимента по секвенированию нанопор eccDNA. (B) Показано покрытие EVD5 (AT5TE20395) eccDNA ddm1